基于模糊综合评价法的城市交通标志现状评价

王亚萍，成 卫 WANG Yaping,CHENG Wei

（昆明理工大学 交通工程学院，云南 昆明 650504）

0 引言

随着全国城市规模的不断扩大，交通出行需求日益增加，城市道路交通运行状况直接影响人们出行效率和汽车燃油消耗，为了更好地方便居民出行，城区道路通畅，除了交通组织优化及干线信号协调优化外，交通标志对交通运行的辅助作用日益突出，在一定程度上能够改善城市道路的交通运行状况。为了拥有更加畅通有序、安全高效的交通环境，交通标志的设置逐渐成为人们关注的热点[1]。但是目前城市交通标志设计仍存在不少急需改进的问题，这些问题不仅影响了城市交通系统运行效率和形象，甚至会造成一定程度的交通安全隐患。因此，对城市交通标志现状进行科学评价并提出相应的改善措施显得尤为重要。朱樱花[2]以实际项目为例说明了高速公路交通标志的设置优化建议；骆晨等[3]为提高驾驶员视认度，设计了灰色关联度权重分配Elman神经网络算法提高交通标志信息量的度量精度；宋青松等[4]提出了改进的CNN交通标志识别算法，可以快速提取交通标志图像特征。本文将在对青岛市开发区中心区若干道路交通标志调查的基础上，提出影响交通标志设计的主要因素，进而提出一种合理可行的交通标志评价方法。

1 交通标志概述

道路交通标志由图形、颜色、符号和文字等构成，一般设置在路侧或悬挂在道路上方，向驾驶员和行人传递特定信息，或预示前方道路交通实况和交通设施的变化。交通标志的颜色、形状与符号是道路交通标志的三要素。按照GB5768.2—2009中的有关规定，道路交通标志分为主标志和辅助标志两大类，共计130多种、255个图式。主标志包括警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志、旅游区标志、作业区标志、告示标志。辅助标志是附设在主标志下起辅助作用的标志，它不能单独设置与使用。

2 数据来源及分析

2.1 数据来源

本研究将结合青岛开发区中心区主要道路实测数据，利用模糊数学理论对检测到的交通标志牌相关信息进行分析，试图给出合理的交通标牌状况评价，为青岛市城市道路交通控制和管理提供依据。青岛开发区的中心区主要是指由黄岛区长江路、香江路以及漓江西路（或称滨海大道）等主干路组成的一片区域，这一带是比较繁华的商业区，包含了大中型购物中心、学校、娱乐场所、餐饮、居民区、各大银行等多种人群聚集的场所，各类公共基础设施发展的也较为完善。

为了保证调查数据的准确性，排除青岛地铁一号线施工的干扰，在充分分析目前城区道路交通流变化和交通出行需求的情况下，将调查分为两部分、两个时间段进行，第一部分为长江路路段，第二部分为香江路路段、漓江西路路段及各支路路段，调查范围如图1所示。该区域具有以下交通特点，有利于模型的结果评价。（1）城市道路建设导致城市大范围交通流量发生变化，长江路路段、香江路路段等所在区域影响相对较小，交通流量变化不是很明显，交通标志均正常使用；（2）该区域几条城市干道交通基础设施建设齐全，干扰因素少。

主要运用人工调查法和拍照取证法进行相关调查。调查人员两两一组，在交叉口、路段及重要地点进出口等处着重调查交通标志的完整性及设置正确性，两人分别在同一条道路的两侧同方向行进，对道路上的交通标志进行调查，记录下交通标志的种类、位置以及标志有误等不符合规范的地方；当再次遇到同种标志时，用画“正”字的方法进行记录；若遇到交通标志信息或设置有错误等问题，则重点进行草图记录，并详细描述问题信息；在调查过程中，须对每一处的交通标志进行拍照，以便于后期核对交通标志的种类、位置及数量等信息。

图1 调查范围示意图

经过课题组成员的协助调查及交警大队提供信息，该区域内交通标志共包含37种，共计314个。其中警告标志7种，计27个；禁令标志18种，计151个，指示标志12种，计104个，指路标志计26个，辅助标志6个。具体调查结果如表1所示。

表1 交通标志的数量和种类调查数据

2.2 数据分析

交通标志的颜色、形状、符号的科学设计能够使驾驶员和行人在一段时间内看到、识别并完全明白其含义[5]。交通标志信息过载或者信息过少、设置的位置不合适、传达信息不明确甚至错误等问题会直接影响驾驶员的行为，可能导致其车速降低或者驶过目的地后想要掉头，从而影响道路上游车辆的行驶，最终影响整条道路交通流的顺畅。

经过调查统计发现，青岛市开发区中心区道路上的交通标志有如下一些问题：部分商场附近和路口处的交通标志牌上，被乱涂乱画或者贴了广告纸；个别标志牌上符号与文字说明不符；少数同一条路上相隔一定距离的标志牌上表达的信息有歧义；个别标志牌被路边摊位、路边停车或行道树阻挡，无法及时看清；少数位于中央护栏处的指示标志朝向不对，不能够起到指示车辆行驶的作用。对上述问题进行统计归纳细分，本文将影响交通标志的主要因素归纳如下：

（1）标志牌设置位置：设置位置、标志牌排列顺序；

（2）准确度：交通标志传达信息是否准确、科学合理；

（3）视认度：交通标志的清晰可见程度，颜色要素，尺寸大小；

（4）信息量：标志牌信息量的大小是否合理。

本文将重点针对以上4个影响因素，对交通标志的现状进行评价研究。

3 交通标志现状评价

3.1 模糊综合评价法

模糊综合评价法是在考虑多种因素的影响下，利用数学工具为实际的综合评价问题提供一些评价方法[6-10]。具体地说，就是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合性评价的方法，多用于模糊环境下对受多因素影响的事物做综合决策的领域[11]。为了减小由专家法确定指标权重的不足，将区域路网中各个路段交通标志设置要素作为分析的影响成分，利用主成分分析法对调查数据进行处理，以获得合理的权向量。

3.2 模糊综合评价法的模型和步骤

（1）确定被评价对象的因素论域，即有哪些评价指标，用U={u1,u2,…,um}表示。

（2）确定评语等级论域，即评价者对评价对象可能做出的各种评价结果的集合，用V={v1,v2,…,vm}表示。

（3）进行单因素评价，建立模糊关系矩阵R，即对被评价对象从每个因素ui上进行量化，确定从单因素来看被评价对象对集合V中各等级的隶属程度，进而得到模糊关系矩阵R，即：

其中：rij表示被评价对象从因素ui来看对vj的隶属度，可在满足0≤rij≤1适当选取；xik和xjk为根据评价等级进行的打分结果。

（4）确定评价因素的模糊权向量，即为了反映各因素的重要程度，对U分配一个相应的权数ai（i=1,2,…,m ），满足ai≥0，∑ai=1。

（5）进行计算得到模糊综合评价结果B，将B转换为该路段行驶的安全性S，即可得评价结果。B的运算公式为：

3.3 基于统计结果的评价

经过统计，调查范围内交通标志共计37种，314个。其中不符合国标设置距离的标志有3个，未及时更改与新修道路信息表达不一致的有4个，未及时修剪树枝导致标志牌被障碍物遮挡的有8个，被乱涂乱画的标志有9个。交通标志所包含信息量均符合国标设定。如表2所示。

表2 交通标志调查结果

利用模糊综合评价法，参考交通标志的主要影响因素，按照模糊综合评价法的步骤，结合表2中数据，评价过程如下：

（1）影响因素U={设置位置合理度，准确度，视认度，信息量}；

（2）评价等级V={合理，较合理，一般，需改进}；

道路安全性S根据交警大队所提供的平均日交通事故率确定。该研究范围内，平均日交通事故率包含所有交通参与者及所有天气环境。等级V与道路安全性S的相关性如表3所示：

表3 等级V与S的关系

同时，由表1数据及加权平均法，可以算出权重a1=0.21，a2=0.04，a3=0.11，a4=0.08。

由此可见，青岛市开发区中心区交通标志的现状评价结果为较为合理。由于交通事故诱因较多，发生的交通事故不完全由交通标志设置引起，故以平均日交通事故率作为评价指标较为安全，且交通事故率对体现道路综合性安全指标有较大的指导性意义。

4 结论

为研究交通标志的重要性及设置合理性，在青岛市开发区中心区大量调查数据的基础上，分析总结了交通标志的主要影响因素，采用模糊综合评价法，对青岛开发区中心区的交通标志现状进行评价，结果较为合理，说明该区域内交通标志比较规范，整体情况较好，与现实直观感受较吻合，说明本方法具有可行性。此外，本文中总结的影响因素一定程度上也可以为开发区道路基础设施的改善提供参考。在未来，选取更加细化的安全评价指标是下一步研究的内容。